一种炭黑反应炉及炭黑生产方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103160149A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103160149103160149A(43)申请公布日2013.06.19(21)申请号201310104214.9(22)申请日2013.03.28(71)申请人无锡双诚炭黑有限公司地址214203江苏省无锡市宜兴经济开发区袁桥西路1号(72)发明人汤国军张晓明杨锡强徐全良吕春芳谈建军许晶晶(74)专利代理机构江苏圣典律师事务所32237代理人贺翔(51)Int.Cl.C09C1/50(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书2页说明书2页附图2页附图2页(54)发明名称一种炭黑反应炉及炭黑生产方法(57)摘要本发明公开了一种炭黑反应炉及炭黑生产方法，该反应炉中的炉体上端设有射入烃气流的喷枪，下端为炭黑出口，炉体中段为电弧核区，电弧核区侧面设有等离子发生器，等离子发生器在电弧核区中心产生由空气等离子体形成的电弧核。生产方法是采用等离子超高温燃烧技术，加快炭黑化学反应速度、提高反应产率、改变反应过程以及引发新的化学反应，对炭黑微晶生成反应过程进行干扰，提高炭黑纳米尺寸的表面粗糙度，获得纳米结构的炭黑产品。CN103160149ACN103649ACN103160149A权利要求书1/1页1.一种炭黑反应炉，包括炉体（1），其特征在于，所述炉体（1）上端设有射入烃气流的喷枪（2），下端为炭黑出口（3），炉体（1）中段为电弧核区（4），电弧核区（4）侧面设有等离子发生器（5），等离子发生器（5）在电弧核区（4）中心产生由空气等离子体形成的电弧核（6）。2.根据权利要求1所述的炭黑反应炉，其特征在于，电弧核区（4）下部设有冷却水喷枪（7）。3.根据权利要求1或2所述的炭黑反应炉，其特征在于，喷枪（2）喷口的角度使其产生的烃气流（8）尾部尺寸（D1）小于形成的电弧核的尺寸（D2）。4.根据权利要求1或2所述的炭黑反应炉，其特征在于，反应炉电弧核区（4）内径尺寸（D3）大于电弧核尺寸（D2）。5.一种炭黑生产方法，其特征在于包括以下步骤：在炭黑反应炉中，烃气流经过喷枪连续射出形成烃气流气雾，在炭黑反应炉中段，由等离子体发生器产生的等离子体形成5000～8000K的局部高温区，烃气流通过该区时受到高温作用，并在10-3秒内迅速裂解，从而生成炭黑，炭黑气流流入后部汇集段，在水喷枪喷入的冷却水作用下进行降温终止反应并从炭黑出口流出。6.根据权利要求5所述的炭黑生产方法，其特征在于，所述反应炉内炭黑的气流动力主要是由烃气流喷枪提供，其次是等离子发生器引弧用的压缩空气，这些动力带动炭黑气流进入炭黑反应炉下部。7.根据权利要求5所述的炭黑生产方法，其特征在于，所述等离子体始终被包裹在炭黑气流中。2CN103160149A说明书1/2页一种炭黑反应炉及炭黑生产方法技术领域[0001]本发明涉及一种炭黑反应炉及炭黑生产方法，主要用于获得纳米结构的炭黑产品。背景技术[0002]目前炉法炭黑生产是采用天然气、煤气、液态烃类油作为燃料，燃烧产生的热能作为原料油的裂解成炭黑的基本能量，该方法最大的缺点就是天然气、煤气、液态烃类油作为燃料燃烧时必须配制大量的空气助燃，助燃的空气中只有21%的氧气真正起到助燃作用，79%的氮气自从进入生产系统后一直是在消耗能量，起着负作用，也有公司在研究采用富氧燃烧技术进行炭黑生产，以此来降低炭黑生产能耗，起到一定效果，但是效果不明显。[0003]发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种能耗小，反应速度快，产率高且获得纳米结构炭黑产品的炭黑反应炉及炭黑生产方法。[0004]本发明所述的一种炭黑反应炉，包括炉体，所述炉体上端设有射入烃气流的喷枪，下端为炭黑出口，炉体中段为电弧核区，电弧核区侧面设有等离子发生器，等离子发生器在电弧核区中心产生由空气等离子体形成的电弧核。[0005]所述电弧核区下部设有冷却水喷枪，通过喷入冷却水进行降温终止反应。[0006]所述喷枪喷口的角度使其产生的烃气流尾部尺寸D1小于形成的电弧核的尺寸D2，使气雾尽可能全部接触高温电弧。[0007]所述反应炉电弧核区内径尺寸D3大于电弧核尺寸D2，保证电弧核的超高温不直接接触到反应炉内胆，与内胆接触的仅是烃类物吸热后裂解成的炭黑,超高温电弧核始终被包裹在炭黑气流中。[0008]此外，本发明还提供了一种炭黑生产方法，其特征在于包括以下步骤：在炭黑反应炉中，烃气流经过喷枪连续射出形成烃气流气雾，在炭黑反应炉中段，由等离子体发生器产生的等离子体形成5000～8000K的局部高温区，烃气流通过该区时受到高温作用，并在10-3秒内迅速裂解，从而生成炭黑，炭黑气流流入后部汇集段，在水喷枪喷入的冷却水作用下进行降温终止反应并从炭黑出口流出